提到MEC，對其略懂一二的人，恐怕能想到的第一個詞就是“低時延”，雖然MEC的含義遠不止于此，但我認同“快”的確是MEC所能帶給我們的最切實際的體驗！
 

我們從時代發(fā)展的角度來試圖窺探一下“快”趨勢發(fā)展的必然性，在被數(shù)字化席卷的今天，人們的生活節(jié)奏越來越快，數(shù)據(jù)還是最有價值的東西嗎？其實不然。最有價值的東西，在我看來應該是注意力。如何能極大程度地鎖定人們的注意力，除了內(nèi)容本身上的優(yōu)勢，我認為關鍵還是在于“快”。簡單的舉個例子，就看視頻而言，有研究表明一旦開始播放前的等待時間超過五秒，將很難再留住用戶。倘若觀看視頻的期間再出現(xiàn)幾次討厭的卡頓，用戶對于視頻的興趣甚至對于播放平臺的好感度將會急劇下降。反過來，從競爭的角度來看，正所謂“天下武功，唯快不破”，只有在“快”上做到游刃有余，才能不被時代的浪潮拍在沙灘上。從這個角度來看，MEC的出現(xiàn)正是迎合了數(shù)字時代快發(fā)展的要求。

一、基本概念

ETSI對于MEC的標準定義是：在移動網(wǎng)邊緣提供IT服務環(huán)境和云計算能力。我們從運營商的角度來解讀一下這個定義，如圖1，在運營商眼里，網(wǎng)絡其實就分為三個部分：無線接入網(wǎng)、移動核心網(wǎng)、應用網(wǎng)絡。其中，無線接入網(wǎng)由基站組成，負責移動終端的接入，移動核心網(wǎng)由一堆高性能的路由器和服務器組成，負責將無線基站連接到外部網(wǎng)絡，應用網(wǎng)絡就是各種應用服務器工作的地方，實際上就是各種數(shù)據(jù)中心、服務器甚至PC。運營商基本上只掌管無線接入網(wǎng)和移動核心網(wǎng)兩部分，應用網(wǎng)絡通常在OTT手里，這三種網(wǎng)路在用戶終端和應用服務器之間交替?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，完成用戶的各種上網(wǎng)需求。但是隨著各種新服務類型的出現(xiàn)，比如AR/VR，connected cars等，這種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡結構逐漸不堪重負，因此催生了MEC的出現(xiàn)，即將網(wǎng)絡業(yè)務“下沉”到更接近用戶的無線接入網(wǎng)側，從而帶來三個好處：

• 用戶感受到的傳輸時延減小
• 網(wǎng)絡擁塞被顯著控制
• 更多的網(wǎng)絡信息和網(wǎng)絡擁塞控制功能可以開放給開發(fā)者

另外，在這里可以把MEC與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心做一比較，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心可以簡單理解為集中式的大數(shù)據(jù)處理平臺，而MEC可以簡單理解為邊緣式的大數(shù)據(jù)處理平臺，即把傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心切割成各種小型數(shù)據(jù)中心后放置到網(wǎng)絡的邊緣，以期更靠近用戶，為用戶提供更快的服務和達到更好的網(wǎng)絡性能。

二、MEC的服務場景

MEC的服務場景有很多，在ETSI的《Mobile Edge Computing—A Key Technology Towards 5G》白皮書中主要列舉以下幾個典型：

增強現(xiàn)實AR

增強現(xiàn)實AR是一種利用計算機產(chǎn)生的附加信息對使用者所看到的真實世界景象進行增強或擴展的技術。MEC服務器緩存需要推送的AR音視頻內(nèi)容，基于定位技術和地理位置信息一一對應。根據(jù)終端發(fā)起的應用請求，MEC服務器通過深度包解析判斷應用內(nèi)容，結合位置信息確定推送AR內(nèi)容并發(fā)送給用戶。MEC解決方案一方面通過內(nèi)容本地化降低了內(nèi)容時延，提升用戶體驗；另一方面基于位置，大大增強了AR的應用效果和價值。

智能視頻加速

在因特網(wǎng)上，媒體和文件傳輸通常是以流的形式，或基于TCP協(xié)議使用HTTP下載。信道環(huán)境、終端的接入和離開等變化都會導致鏈路容量的變化。TCP可能并不能快速適應RAN的快速變化，因此使用MEC進行視頻加速可以解決這類問題。

Connected cars

MEC服務器可以部署于沿道路的LTE基站上，從車載應用和道路傳感器接收本地信息，并加以分析，從而傳播一些緊急信息給本區(qū)域的其他車輛。

物聯(lián)網(wǎng)匯聚網(wǎng)關

IOT裝置在處理器和內(nèi)存容量上通常是資源受限的，因此有必要使用匯聚網(wǎng)關將各種各樣IOT裝置信息聚合起來，這樣可以降低分析處理的反應時間。

三、MEC基本架構

在《Mobile-Edge Computing – Introductory Technical White Paper》白皮書中，對MEC服務器平臺進行了圖2所示的定義。



如圖2所示，MEC 托管基礎架構主要包括MEC硬件資源和MEC虛擬化層兩部分。MEC應用平臺由MEC虛擬化管理器和MEC應用平臺服務組成。MEC虛擬化管理器提供基礎設施即服務（IaaS）功能，針對應用提供靈活高效、多租戶的運行和托管環(huán)境。MEC應用平臺服務為上層運行于MEC服務器的應用提供以下一組中間件服務：

• 基礎設施服務（Infrastructure services）

1. 通信服務（Communication services，CS）：允許在MEC服務器上的應用能夠和這個應用平臺進行通信。
2. 服務注冊（Service registry，SR）：服務注冊表提供了MEC服務器上可用服務的可見性。它使用服務松散耦合的概念，在應用程序部署中提供靈活性。

• 無線網(wǎng)絡信息服務（Radio Network Information Services，RNIS）：能夠提供鑒權應用，比如說小區(qū)ID，用戶位置，小區(qū)負載和吞吐量。RNIS提供信息給無線接入網(wǎng)到用戶和小區(qū)。
• 流量卸載服務（Traffic Offload Function，TOF）：TOF服務選擇優(yōu)先處理的流量，并將所選擇的基于策略的用戶數(shù)據(jù)流路由分配給有權接收數(shù)據(jù)的應用程序。

虛擬設備的應用程序運行于IaaS上的虛擬機映像之上。各VM與MEC應用平臺之間采用統(tǒng)一的API。
 

接下來我們針對圖2所示的MEC服務器平臺架構對MEC服務器的三層邏輯實體做以下歸納：
 

• MEC平臺基礎層：基于NFV的硬件資源和虛擬化層架構，提供底層硬件的計算、存儲、控制功能和硬件虛擬化組件（包括基于OpenStack的虛擬操作系統(tǒng)、KVM等），完成虛擬化的計算處理、緩存、虛擬交換及相應的管理功能。
• MEC功能組件：承載業(yè)務的對外接口適配功能，通過API完成和基站及上層應用層之間的接口協(xié)議封裝，提供流量旁路、無線網(wǎng)絡信息、VM通信服務、應用與服務注冊等能力，具備相應的底層數(shù)據(jù)包解析、內(nèi)容路由選擇、上層應用注冊管理、無線信息交互等基礎功能，相應的API采用網(wǎng)管SNMP，通過Get/Set Request/Set Response消息實例完成參數(shù)及信息交互。
• MEC應用層：基于網(wǎng)絡功能虛擬化VM應用架構，將MEC功能組件進一步組合封裝成虛擬的應用（本地分流、無線緩存、增強現(xiàn)實技術、業(yè)務優(yōu)化、定位等應用），并通過標準的接口開放給第三方業(yè)務應用或軟件開發(fā)商，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡的能力開放與調(diào)用。

四、MEC的部署場景

MEC服務器可以部署在多個位置，這一小節(jié)列舉MEC服務器的幾個部署場景。
 

（1）基于4G EPC架構部署在RAN側的MEC方案

• MEC服務器部署在RAN側基站匯聚點后：如圖3，這是比較常見的部署方式。

• MEC服務器部署在RAN側單個基站之后：如圖4，針對熱點區(qū)域，例如校園、大型購物中心等。這種架構方案的優(yōu)勢在于更方便通過監(jiān)聽、解析S1接口的信令來獲取基站側無線相關信息，但計費和合法監(jiān)聽等安全問題需要進一步解決。

（2）基于4G EPC架構部署在CN側的MEC方案

• MEC服務器與與CN側的P-GW部署在一起：如圖5，這種方式不改變現(xiàn)有EPC架構，MEC 服務器與P-GW部署在一起。UE發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務經(jīng)過eNodeB、Hub Node、S-GW、P-GW+MEC 服務器，然后到公網(wǎng)Internet。該部署方式不存在計費、安全等問題。

• MEC服務器與CN側的D-GW部署在一起：如圖6，這種方式改變現(xiàn)有EPC架構，MEC 服務器與D-GW部署在一起，原P-GW拆分為P1-GW和P2-WG（即D-GW），其中P1-GW駐留在原位置，D-GW下移（可以到RAN側，也可以到CN邊緣）。D-GW具備計費、監(jiān)聽、鑒權等功能。MEC 服務器與D-GW可以集成在一起，也可以作為單獨網(wǎng)元部署在D-GW之后。P1-GW與D-GW之間為私有接口，需同一廠家設備。

（3）基于5G架構的MEC服務器部署方案

• MEC 服務器部署在GW-UP處：如圖7中MEC server 2位置所示，5G網(wǎng)絡核心網(wǎng)C/U功能分離之后，U-Plane（對應GW-UP）功能下移（可以下移到RAN側，也可以下移到CN的邊緣），C-Plane（對應GW-CP）駐留在CN側。MEC 服務器部署在GW-UP處，相對于傳統(tǒng)公網(wǎng)方案，可為用戶提供低時延、高帶寬服務。
• MEC 服務器部署在NodeB之后：如圖7中MEC server 1位置所示，MEC 服務器部署在NodeB之后（一個或多個NodeB），使數(shù)據(jù)業(yè)務更靠近用戶側。UE發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務經(jīng)過NodeB、MEC 服務器 1，然后到Internet（第三方內(nèi)容提供商服務器），在這種方式下計費和合法監(jiān)聽等安全問題需要進一步解決。

介紹完MEC部署方案，這里有一個問題值得我們思考：網(wǎng)絡的邊緣究竟在哪里？雖然許多人對于網(wǎng)絡邊緣的定義在無線蜂窩站和天線，但事實上，MEC實際上工作于應用層，移動網(wǎng)絡真正的邊緣應該是用戶終端。如果MEC部署在終端上，將會對用戶產(chǎn)生更大的影響。因此，我相信MEC越來越接近終端部署是今后MEC演進的趨勢。

五、MEC相關的實現(xiàn)案例

• 在線視頻系統(tǒng)

英特爾中國研究院與英特爾網(wǎng)絡平臺事業(yè)部、中國移動及愛奇藝合作開發(fā)了一款在線視頻系統(tǒng)。視頻提供商可請求無線基站為特定的高清付費用戶提供充足帶寬，保證其觀看體驗。OTT在使用上述系統(tǒng)時，無需對自己的應用網(wǎng)絡進行架構性變動，大幅降低了使用成本，加速了業(yè)務創(chuàng)新。該系統(tǒng)已在業(yè)界知名的世界移動通信大會（MWC）上現(xiàn)身，引起廣泛關注，并被歐洲電信標準化協(xié)會（ETSI）的MEC工作組采納為典型業(yè)務場景之一。此外，該系統(tǒng)在中國IMT-2020(5G)推進組組織的中國5G技術研發(fā)試驗的第一階段測試中得到驗證。

• 打造“無限”VR體驗

中興通訊提出如圖9所示的基于5G架構的MEC解決方案。

該方案具有以下5大業(yè)務特性：

1. 本地化部署，可以單獨提供業(yè)務服務。
2. 最接近數(shù)據(jù)資源，有利于獲取進行統(tǒng)計分析的關鍵數(shù)據(jù)。
3. 提供低時延的邊緣業(yè)務。
4. 獲取移動設備的位置，為商業(yè)用戶提供基于業(yè)務的定位、統(tǒng)計等。
5. 基于網(wǎng)絡上下文的實時數(shù)據(jù)獲取，便于相關應用提供精確的商業(yè)服務。

• MEC for Connected cars

圖10所示是一個針對connected cars提出的MEC解決方案，MEC部署在沿道路兩側排列的基站之后，并與之后的云數(shù)據(jù)中心進行信息交互，實現(xiàn)一些更需要低時延的計算和處理功能，對車載應用或道路傳感器傳來的數(shù)據(jù)能做到快速處理，通知同區(qū)域的其他車輛相關事件的發(fā)生。該方案來自于論文《A Novel Mobile Edge Computing-based Architecture for Future Cellular Vehicular Networks》，該論文已被2017 WCNC收錄。對該方案感興趣的讀者可以轉(zhuǎn)至論文原文作進一步了解。

六、MEC現(xiàn)存的問題和挑戰(zhàn)

MEC作為一個新興的前沿技術，在為我們帶來具有便利和效益的同時，還存在很多的問題和挑戰(zhàn)。
（1）移動性問題：移動性問題又可以分為以下兩種場景

• 用戶在一個MEC服務器之下，從一個基站移動到另一個基站：服務器需要保證UE到應用的連接性能，需要跟蹤UE當前的連接節(jié)點來確保下行數(shù)據(jù)的路由。
• 用戶從一個MEC服務器移動到另一個MEC服務器：需要基于應用的能力、原始服務器和目標服務器的負載信息等情況來決策采用的移動性機制

（2）計費問題：邊緣計算平臺由于在部署時將服務下移，流量在邊緣進行本地化卸載，計費功能不易實現(xiàn)。對于該問題，移動邊緣計算平臺的標準化工作尚未涵蓋該部分的實現(xiàn)，不同的公司也有自己傾向的解決方案。服務問題由于涉及到較多的核心網(wǎng)網(wǎng)元，也需要設備供應商、OTT、運營商等多方的共同努力和積極探索。
（3）安全問題：同時，由于服務的下移也帶來一些安全問題，例如可能存在一些不受信任的終端及移動邊緣應用開發(fā)者的非法接入問題。因此需要在基站和邊緣計算服務器之間建立鑒權流程和安全隧道的通信，以保證數(shù)據(jù)的機密性和完整性，并保證網(wǎng)絡的安全。

最后，MEC的研究工作正在進行中，第一階段在2016年底結束，主要是API標準的定義、MEC與NFV和端到端移動性的整合等的工作；下一階段是17、18年兩年，主要研究3GPP和非3GPP接入支持、虛擬化支持類型擴展、新付費模式的支持、開發(fā)各種應用、研究新的使用場景、研究NFV環(huán)境下MEC的部署等。相信在不久的將來，MEC的研究將會到達一個新的高度，讓我們大家拭目以待！